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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.46.2014.tde-29042014-143702
Document
Author
Full name
Gustavo Carvalho Dias
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2013
Supervisor
Committee
Pinto, Nadja Cristhina de Souza (President)
Baptista, Mauricio da Silva
Ferreira, Carmen Verríssima
Title in Portuguese
Geração de linhagens celulares HEK293 knockdown para as proteínas p53, ATM, mTOR e PGC1α e estudo do papel de p53 na resposta ao estresse oxidativo provocado por azul de metileno
Keywords in Portuguese
Azul de metileno
DNAmt
Estresse oxidativo
Mitocôndria
p53
Abstract in Portuguese
O DNA é um alvo constante de modificações químicas, as quais resultam na ativação dos programas de reparo de danos no DNA. O DNA mitocondrial (DNAmt), uma molécula circular contendo aproximadamente 16,6 kb de extensão, é constantemente exposto às espécies reativas de oxigênio (EROs) devido a sua proximidade da cadeia transportadora de elétrons, presente na membrana mitocondrial interna. Quase todas as vias de reparo de DNA presentes no núcleo atuam também na mitocôndria, entretanto, a regulação das vias mitocondriais não é bem compreendida. As proteínas p53, ATM, mTOR e PGC1α participam, dentre outros papéis, do controle do metabolismo energético e das respostas a lesões no DNA nuclear. Dessa forma, decidimos gerar linhagens celulares com níveis reduzidos dessas proteínas como uma ferramenta para o estudo dos seus papéis na manutenção do DNAmt. Para isso, foram geradas linhagens celulares de HEK293 expressando constitutivamente shRNAs alvo-específicos, cuja diminuição da expressão das proteínas alvo foi confirmada através de western blotting. Neste trabalho, também foi estudado o papel de p53 na resposta ao estresse oxidativo mitocondrial provocado por azul de metileno (AM). O AM é um corante fotoativo capaz de atravessar membranas biológicas e, em células de mamíferos, se acumula em organelas, tais como a mitocôndria. Uma vez que p53 participa de diversas funções celulares e transloca para a mitocôndria sob condições de estresse, onde pode induzir apoptose ou modular o reparo de DNAmt, nós investigamos se p53 está envolvido na indução de morte celular após tratamento com AM fotoativado. Para isso, foram utilizados 2 clones com níveis reduzidos de p53 obtidos na primeira etapa deste trabalho. Sob condições normais, foi demonstrado que o silenciamento de p53 induziu uma forte redução do número de cópias de DNAmt e estimulou a proliferação celular quando fornecemos glicose ou galactose como substratos energéticos. A depleção de p53, ou a sua inibição farmacológica, resultaram em uma ligeira proteção quando as células foram submetidas ao tratamento com AM. Também foi demonstrado que AM provoca morte celular apoptótica de uma maneira dependente de p53, uma vez que a depleção dessa proteína protegeu a população do acúmulo de células em sub-G1. Portanto, nossos resultados sugerem que AM induz morte celular apoptótica em células HEK293, de uma maneira dependente de p53. Esse efeito pode ser mediado diretamente por p53, ou ainda, pelo seu papel na manutenção do número de cópias do DNAmt.
Title in English
Generation of HEK293 knockdown cell lines to the proteins p53, ATM, mTOR and PGC1α and study of the role of p53 during response to methylene blue-induced oxidative stress
Keywords in English
Methylene blue
Mitochondria
mtDNA
Oxidative stress
p53
Abstract in English
DNA is constantly being chemically modified, which results in activation of the DNA damage response program. The mitochondrial DNA (mtDNA), a circular molecule of 16.6 kb in length, is primary target of reactive oxygen species (ROS) due its proximity to the electron transport chain, in the mitochondrial inner membrane. Almost all known DNA damage repair pathways operating in the nucleus were also found in the mitochondrion; however, their regulation remains not well understood. The proteins p53, ATM, mTOR e PGC1α have many cellular functions, including control of energy metabolism and cell fate after stress. Thus, we hypothesized that those proteins could participate in maintaining of mtDNA, through direct or indirect roles. To test this hypothesis, we generated isogenic knockdown cell lines to further use them to study their role in the mtDNA damage response. For that, were generated HEK293 knockdown cell lines that stably express target-specific shRNAs. Efficient knockdown was checked using western blotting. Here, we also studied the role of p53 in the cellular response to mitochondrial oxidative stress induced by methylene blue (MB). MB is a photoactive dye that crosses biological membranes due to its lypophylic character and, in mammalian cells, accumulates in organelles such as mitochondria; however, its cytotoxic mechanism is not well understood. As the p53 protein participates in several cellular functions and translocates to mitochondria under stress conditions, where it can induce apoptosis or modulate mtDNA repair, we investigated whether p53 was involved in MB + light-induced cell death using p53 knockdown clones selected from the cell lines generated in the first phase of this work. Under normal conditions, p53 knockdown caused a decrease in mtDNA copy number and stimulated cellular growth supported by either glucose or galactose. After MB treatment, p53-kd cells showed a slight decrease in cell death compared to scrambled shRNA controls. Evaluation of cell death after MB treatment, using flow cytometry analysis, indicated that MB was able to induce significant levels of apoptotic cell death, which was dependent on p53 levels. Taken together, our results suggest that MB induces cell death, probably via apoptosis, in a p53 dependent manner. This effect may be mediated by p53 directly or by its role in mtDNA copy number maintenance.
 
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Publishing Date
2014-07-18
 
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